政院国家科学委员会 98 大专学生与专题研究计画申请书
一,综合资: 姓 申 请 人 学 生 研究学门代码及名称 E6199 --- 其他 上曾执本会大 否 专学生专题研究计画 指 姓 导 教 授 服 务 机 构 及 科 系(所) 职 补 助 经 耗材 物品及杂项费用 , 费 合 表 C801 计 42,000 元 10,000 元 称 名 吴顺德 身分证 号 码 *******888 名 陈虹伯 国台湾师范大学机电科技学系 (所) 3 级 申请条码 98CFA0300068
*98CFA0300068* *98CFA0300068*
*******917
身分证 号 码 电 话
就 学 校, 科 系 及 级 学 生 研 究 计 画 名 称 研 究 期 间
0911359155
经验模态分解法 Matlab 工具箱之开发 自 98 7 月 1 日至 99 2 月底止,计 8 个月(含撰写研究成果 报告时间)
计 画 归 属 处 别 工程处
国台湾师范大学 机电科技学系(所) 助教授 电 话
02-23583221 明
项
目
额
研 究 助 学
32,000 元 与研究计画直接有关之其他费用,每一计 画最高以补助新台币 15,000 元为限.
二,研究计画内容(以 10 页为限): (一)摘要
1998 年 黄 锷 博 士 等 人 提 出 一 套 名 为 经 验 模 态 分 解 法 (Empirical Mode Decomposition)的讯号分析理论,此方法改善了小波局限分析讯号的固定基底限 制,为适应性的本质模态函数,并且能处理非稳态以及非线性过程的讯号,应用 上都较先前的傅立叶,短时傅立叶,小波等来的广泛. 近 年 来 EMD 在 生 医 讯号 (bio-signal),全球定位系统 (Global Positioning System),程序控制,语音讯号,海洋量测讯号[,影像处理等领域均得到相当不 错的结果. 而经验模态分解法与希尔伯特—黄锷转换搭配即能达到讯号的时间—频率 —能量特性分析,为现今讯号处理备受瞩目的新理论.不过 EMD 执行时的停止 准则的选取,边界效应的处理方式选择不同等因素皆会影响讯号分析结果,因此 本计画的主要目的就是将目前处理停止准则及边界效应的相关学术论文搜集齐 全,并利用 Matlab 语言实现这些演算法,提供有志於 EMD 研究的相关学者,有 一个可供比较的平台. 本研究计画的执行要点与预期成果如下: ●整理经验模态分解法影响讯号分析结果之因素: 搜集在停止准则选取,边界效应的处理方式的相关文献. ●利用 Matlab 软体建立经验模态分解法的讯号分析 toolbox: 统整搜集到会影响 EMD 讯号分析结果的因素,再以 Matlab 的程式语言写 成一套讯号分析工具箱. ●藉本分解法完成的 toolbox 於工程,科学上多方面讯号分析的应用: (1)生医讯号处理;(2)影像处理;(3)语音处理(4)程序控制等. 藉由本计画期望在未来的讯号处理上提供一工具对研究尽一份心力.而执行 本研究计画,学生本人可以学习到研究资料的搜集及分析,技术报告书面整理, Matlab 软体的运用,讯号特性的分析及其背后物理意义之探讨,与实验室的团体 合作,可以对未来继续升学有个规划以及培养研究能力,进而成为国家科学工程 产业界的优秀人员,也期望计画成功执行,对讯号的研究分析有更进一步的突破.
表 C802
共 10 页
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(二)研究动机与研究问题
经验模态分解法(Empirical Mode Decomposition, EMD)是将讯号分解成有限 个本质模态函数(IMFs)与一个均值趋势(mean trend)分量的加总(图 1).经验模态分 解法(EMD)之分解过程是依据讯号的局部特徵时间尺度(local characteristic time scale)来执行得到本质模态函数(IMFs),因此能处理不同时间讯号,并能处理非线 性与非稳态之讯号.每个本质模态函数(IMF)皆需满足下列两个条件[1],[2]: ● 整笔讯号资料中,局部极大值(local maxima)与局部极小值(local minima)的 数目之和与跨零点(zero-crossing)的数目要相等或是最多相差一个. ● 在任一时间点上,由局部极大值所定义的上包络线(upper envelope)与局部极 小值所定义的下包络线(lower envelope)平均值为零.

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